一种锂离子电池集流体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池集流体及其制备方法，该锂离子电池集流体包括基膜和导电沉积层，基膜为网孔状高分子基膜，厚度1～

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池集流体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于锂离子电池正负极的集流体及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在
5G
数码
、
电动汽车
、
航空航天等领域的应用，对其轻量化
、
提升能量密度的要求越来越高
。
[0003]目前在锂离子电池中正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔，两者的的重量百分比占到单个电池的
20
％左右，而铜箔又占了其中的三分之二以上
。
降低集流体的厚度
、
密度是提高电池能量密度的有效途径，这是目前集流体箔材生产企业不断致力于降低集流体厚度的措施和原因
。
但是，金属箔材超薄后，导电性能变差，抗拉强度大幅度下降，此为问题一；问题二，目前用的集流体基本上是无孔的，锂离子无法穿过金属集流体，而电池正负极片在涂布过程中总会存在正反两面的厚度有一定的差异，这就使得电池在充放电过程中存在一定的嵌锂不均匀性
。
如果集流体为网孔结构，则可以在一定程度上改善电解液的浸润和锂离子的穿梭，改善嵌锂均匀性；问题三，对于目前普遍使用的铜箔铝箔集流体，在动力电池
、
高功率电池的应用中，集流体与涂层间的界面阻抗问题突出，需要额外再在集流体表面涂上导电涂层来改善界面，这又导致了集流体成本的进一步提升和电池厚度空间的占用
。
[0004]专利
CN202211738833.9r/>提供了一种超轻阻燃负极铜集流体的制作方法，这样做成的薄膜并不成网孔状，不能改善电池中电解液的浸润和锂离子的穿梭；
[0005]专利
CN103489649A
公布了一种复合集流体及其制备方法，该方法步骤繁琐且不环保，不适用于工业化生产，也不是网孔箔产品；
[0006]专利
CN108134093A
公布了一种碳纳米管纸
‑
金属或合金复合集流体及其制备方法，专利
CN114678534A
公布了一种负极复合集流体的制备方法，专利
CN116190668A
公开了一种超轻集流体及其制备方法及应用，专利
CN112151806A
提供了一种超轻多层复合集流体及制备方法
。
但这四个专利实际上做出来的集流体都不可能做成网孔箔，厚度根本不可能薄下来
(
至少
15
μ
m
以上
)
，而且成本不低
。
还有
CN115440988A、CN108336357A
也是如此
。
[0007]专利
CN116344829A
虽然提及了一种超薄三维分级结构负极集流体及其制备方法和应用，但其所述的负极集流体并非网孔箔，且所采用的掩模光刻
、
压印或激光直写技术
、
热蒸发
、
原子层沉积的物理镀膜方法，也使得成本没法降下来，也无法工业化生产
。
[0008]专利
CN111384404A
提及一种超轻导电集流体，虽然是网孔状的，但采用高分子
PTC
塑料薄膜为基膜本身成本高，用激光打孔的加工方法效率也无法提起来，也无法实现工业化生产
。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池集流体及其制备方法，该集流体集成了网孔状高分子基膜和导电沉积层，具有重量轻，成本低，抗拉强度高的特点
。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术首先公开了一种锂离子电池集流体，包括基膜和导电沉积层，
[0011]所述基膜为网孔状高分子基膜，采用工业产品市场成熟产品即可，厚度为1～
10
μ
m
，网孔的孔径为
0.075
～
0.500mm
，网孔面积占基膜面积的
10
～
50
％
(
称为孔隙率
)
；
[0012]所述基膜的两侧均设置有导电沉积层，导电沉积层包括紧贴基膜的含有粘接剂的导电碳层以及位于外侧的金属层或金属与导电碳的共沉积层；
[0013]所述导电碳层厚度为
0.1
～
0.8
μ
m
，其厚度远小于基膜网孔的孔径，保证不会堵塞网孔；
[0014]所述金属层或金属与导电碳的共沉积层厚度为
0.3
～
2.0
μ
m。
[0015]进一步地，所述网孔状高分子基膜材料为聚酰亚胺
PI、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
PET、
聚丙烯
PP
中的一种或两种及以上的混聚物；所述的网孔可以是无纺布形式的网孔，也可以是通过加工对无孔膜进行造孔
。
[0016]进一步地，锂离子电池正
、
负极所用集流体的网孔状高分子基膜采用相同材料或不同
。
[0017]进一步地，所述导电碳层由导电碳
0.5wt
％～
15wt
％，粘结剂
1.0wt
％～
6.0wt
％，剩余为去离子水，配置的浆料喷涂在基膜表面经烘干得到
。
[0018]进一步地，所述粘接剂为丁苯橡胶乳液
SBR、
羧甲基纤维素钠
CMC
‑
Na、
聚丙烯酸酯或丙烯腈多元共聚物中的一种或两种及以上的混合物
。
[0019]进一步地，正极中所用金属层或金属与导电碳的共沉积层为铝或铝和导电碳的共沉积层；负极中所用金属或金属与导电碳的共沉积层为铜或铜和导电碳的共沉积层
。
[0020]进一步地，所述导电碳为纳米石墨粉
、
纳米超导碳黑
、
纳米乙炔碳黑
、
石墨烯
、
纳米碳纤维或碳纳米管
CNT(
包括单壁管
SWCNTs、
多壁管
MWCNT
或两者的混和物
)
中的一种或两种及以上的混和物
。
[0021]本专利技术还公开了一种前述锂离子电池集流体的制备方法，
[0022](1)
准备网孔状高分子基膜；
[0023](2)
导电碳层制备：按比例将导电碳
、
粘结剂与去离子水配置成纳米碳导电浆料，喷涂于网孔状高分子基膜两侧表面，经烘干得到喷涂了导电碳层的基膜；
[0024](3)
正极金属层或或金属与导电碳的共沉积层制备：将铝盐溶解于有机溶剂中，再加入络合剂
、
导电碳和分散剂，配制成正极电镀液，以步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池集流体，包括基膜和导电沉积层，其特征在于：所述基膜为网孔状高分子基膜，厚度为1～
10
μ
m
，网孔的孔径为
0.075
～
0.500mm
，网孔面积占基膜面积的
10
～
50
％；所述基膜的两侧均设置有导电沉积层，导电沉积层包括紧贴基膜的含有粘接剂的导电碳层以及位于外侧的金属层或金属与导电碳的共沉积层；所述导电碳层厚度为
0.1
～
0.8
μ
m
；所述金属层或金属与导电碳的共沉积层厚度为
0.3
～
2.0
μ
m。2.
根据权利要求1所述锂离子电池集流体，其特征在于：所述网孔状高分子基膜材料为聚酰亚胺
、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
、
聚丙烯中的一种或两种及以上的混聚物
。3.
根据权利要求1所述锂离子电池集流体，其特征在于：锂离子电池正
、
负极所用集流体的网孔状高分子基膜采用相同材料或不同
。4.
根据权利要求1所述锂离子电池集流体，其特征在于：所述导电碳层由导电碳
0.5wt
％～
15wt
％，粘结剂
1.0wt
％～
6.0wt
％，剩余为去离子水，配置的浆料喷涂在基膜表面经烘干得到
。5.
根据权利要求1或4所述锂离子电池集流体，其特征在于：所述粘接剂为丁苯橡胶乳液
、
羧甲基纤维素钠
、
聚丙烯酸酯或丙烯腈多元共聚物中的一种或两种及以上的混合物
。6.
根据权利要求1所述锂离子电池集流体，其特征在于：正极中所用金属层或金属与导电碳的共沉积层为铝或铝和导电碳的共沉积层；负极中所用金属或金属与导电碳的共沉积层为铜或铜和导电碳的共沉积层
。7.
根据权利要求1或4或6所述锂离子电池集流体，其特征在于：所述导电碳为纳米石墨粉
、
纳米超导碳黑
、
纳米乙炔碳黑
、
石墨烯
、
纳米碳纤维或碳纳米管中的一种或两种及以上的混和物
。8.
一种如权利要求1‑7任意一项权利要求所述锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于：
(1)
准备网孔状高分子基膜；
(2)
导电碳层制备：按比例将导...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亚青，陈应学，王刚，
申请(专利权)人：南方工业技术研究院深圳，
类型：发明
国别省市：